一种基于数据孪生的电力信息系统及运维方法与流程

本发明涉及电力及数字孪生领域，具体涉及一种基于数字孪生的电力信息系统及运维方法。

背景技术：

1、近年来，我国的能源互联网建设愈加迅速，与此同时电力设备的种类与规模也有较大的提高，这对电网系统的安全稳定运行提出了更高的要求。以往的电力信息系统的运维业务主要在导则、规程、专家经验或传统的比值、波形特性分析法等方式的指导下进行，这些方法难以处理海量化、精细化和差异化的系统数据，容易出现“过修”或“欠修”的问题，进而造成人力和物力的资源浪费。并且，电网设备在运维检修中会积累大量的沉睡历史数据，尚未对其进行探索和挖掘，未能将数据应用于生产作业的过程中。因此，需要研究出更完善的方法来解决此前存在的种种问题，更好地对电力系统进行运行与维护工作。

技术实现思路

1、为了解决上述问题之一，本发明提供了一种基于数据孪生的电力信息系统，按照数据的传输方向依次包括设备层、采集层、应用层及用户层，

2、设备层，用于采集变电设备运行数据；

3、采集层，规范通信协议，将变电设备运行数据进行网络传输并存储；

4、应用层，接受采集层的设备运行数据建立电力运维数据库，对设备的状态进行评估与预测并生成告警信息；

5、用户层，接受告警信息，并与应用层进行数据交互生成检修策略。

6、进一步的，设备层包括变压器、开关柜、组合电器气体绝缘金属封闭开关设备、消弧线圈、无功补偿设备、配变成套装置等变电一次设备，继电保护、通信类屏柜二次设备，以及用于采集变电设备运行数据的视频录像机、巡检机器人。

7、进一步的，采集层上设有数据传输协议规范单元、视频服务器及巡检服务器，数据传输协议规范单元将数据采集层的通信协议转换为http协议，通过网络传输到视频服务器及巡检服务器端进行数据缓存，各服务器将获取到的数据传输至中心端服务器进行汇总。

8、进一步的，所述应用层上设置有专家知识库与智能分析单元，专家知识库存储有历史运行数据，智能分析单元基于专家知识库数据与电力运行数据进行分析预测设备运行状态。

9、进一步的，所述应用层上设置有设备监控单元、专家知识库、变电站总览、智能分析单元、系统管理单元。

10、进一步的，所述用户层与应用层之间进行数据交互，利用数据智能和知识图谱技术，基于设备运行数据和历史经验数据，进行设备缺陷诊断辅助决策，并更新专家知识库。

11、一种基于数据孪生的电力信息系统运维方法，包括如下步骤，

12、s1:采集变电设备运行数据，

13、s2:将变电设备运行数据通过统一规范协议进行网络传输并存储；

14、s3：基于上述存储的运行数据建立电力运维数据库，将实时数据与历史运行数据结合，对设备的状态进行评估与预测生成告警信息；

15、s4：接受告警信息与应用层进行数据交互产生检修策略。

16、进一步的，s3中，使用lstm算法对设备劣化拐点做分析和预测、对设备缺陷进行处理和下一步的决策。

17、进一步的，s3中，基于设备实时运行数据，采用设备状态分类评估模型、设备运行状态预测模型、多参数关联关系分析模型对设备运行状态进行评估，将得出的结果与设备缺陷记录历史数据结进行拼接，并输入设备状态分类评估模型，再对设备未来一段时间运行状态做出预测，如果预测得出的值超过了设备正常运行值，则做故障预警处理。

18、本发明的有益效果：本发明提出了一种基于数据孪生的电力信息系统运维方法，方法聚焦数据孪生在电力设备运维领域的应用，阐述电力信息系统数据孪生的内涵及特征，进而构建电力设备数据孪生系统的基本框架，在实际应用中，经过多次验证可发现，本发明提出的方法能够精准地监测电力系统运行情况，通过对电力信息系统的运行数据进行采集、整理和分析，进而检测出运行中可能出现的故障情况，并进一步提出解决方法及时反馈到用户端，此方法相较于传统人工方法更加高效且精确，在电力信息系统运维的工作中，具有重要的作用。

技术特征：

1.一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：按照数据的传输方向依次包括设备层、采集层、应用层及用户层，

2.如权利要求1所述的一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：设备层包括变压器、开关柜、组合电器气体绝缘金属封闭开关设备、消弧线圈、无功补偿设备、配变成套装置等变电一次设备，继电保护、通信类屏柜二次设备，以及用于采集变电设备运行数据的视频录像机、巡检机器人。

3.如权利要求1所述的一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：采集层上设有数据传输协议规范单元、视频服务器及巡检服务器，数据传输协议规范单元将数据采集层的通信协议转换为http协议，通过网络传输到视频服务器及巡检服务器端进行数据缓存，各服务器将获取到的数据传输至中心端服务器进行汇总。

4.如权利要求1所述的一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：所述应用层上设置有专家知识库与智能分析单元，专家知识库存储有历史运行数据，智能分析单元基于专家知识库数据与电力运行数据进行分析预测设备运行状态。

5.如权利要求1所述的一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：所述应用层上设置有设备监控单元、专家知识库、变电站总览、智能分析单元、系统管理单元。

6.如权利要求1所述的一种基于数据孪生的电力信息系统，其特征在于：所述用户层与应用层之间进行数据交互，利用数据智能和知识图谱技术，基于设备运行数据和历史经验数据，进行设备缺陷诊断辅助决策，并更新专家知识库。

7.一种基于数据孪生的电力信息系统运维方法，其特征在于：包括如下步骤，

8.如权利要求7所述的一种基于数据孪生的电力信息系统运维方法，其特征在于：s3中，使用lstm算法对设备劣化拐点做分析和预测、对设备缺陷进行处理和下一步的决策。

9.如权利要求8所述的一种基于数据孪生的电力信息系统运维方法，其特征在于：s3中，基于设备实时运行数据，采用设备状态分类评估模型、设备运行状态预测模型、多参数关联关系分析模型对设备运行状态进行评估，将得出的结果与设备缺陷记录历史数据结进行拼接，并输入设备状态分类评估模型，再对设备未来一段时间运行状态做出预测，如果预测得出的值超过了设备正常运行值，则做故障预警处理。

技术总结
本发明涉及电力及数字孪生领域，具体涉及一种基于数字孪生的电力信息系统及运维方法，包括如下步骤，S1:采集变电设备运行数据，S2:将变电设备运行数据通过统一规范协议进行网络传输并存储；S3：基于上述存储的运行数据建立电力运维数据库，将电力运维数据库数据与历史运行数据结合，对设备的状态进行评估与预测生成告警信息；S4：接受告警信息与应用层进行数据交互产生检修策略。

技术研发人员：郑善奇,杨明钰,王慧颖,齐云飞,肇悦
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11